減摩劑、油性劑在RV90型減速機專用蝸輪蝸桿潤滑油中的應用研究

曾玉芬，劉文

（1.益田潤石（北京）化工有限公司，北京 100043;2.中國石化石油化工科學研究院，北京 100083）

減摩劑、油性劑在RV90型減速機專用蝸輪蝸桿潤滑油中的應用研究

曾玉芬1，劉文2

（1.益田潤石（北京）化工有限公司，北京 100043;2.中國石化石油化工科學研究院，北京 100083）

以320#聚醚類合成油為基礎油，選擇如下減摩劑、油性劑:含磷化合物類摩擦改進劑、二聚酸、油酸乙二醇酯、硬脂酸丁酯、硫化烯烴棉籽油、二烷基二硫代磷酸氧鉬等潤滑劑，在工藝和技術條件都相同的情況下，制備了幾種RV90型減速機專用蝸輪蝸桿潤滑油試驗油樣。文章采用四球機試驗和RV90型減速機臺架評定試驗作為主要測試手段，通過檢測試驗油樣的減摩抗磨性能來間接判定減摩劑、油性劑的優劣。減摩抗磨性能檢測表明上述潤滑劑可以有效提高RV90型減速機專用蝸輪蝸桿潤滑油的摩擦學性能，其中含磷化合物類摩擦改進劑、二聚酸與硬脂酸丁酯復配使用的效果最佳。

減摩劑;油性劑;蝸輪蝸桿潤滑油;減摩抗磨性

0 引言

RV90型減速機是蝸輪蝸桿減速機家族中比較常見的減速機之一，它由蝸桿和蝸輪組成，具有傳動平穩、振動、沖擊和噪音均小，減速比大，通用性廣的特點，能與各種機械設備配套使用。RV90型減速機具有較好的自鎖性，能以單級傳動獲得較大的傳動比，結構緊湊、能使有制動要求的機械設備節省制動裝置。RV90型減速機的蝸輪蝸桿多采用青銅或黃銅的蝸輪和鋼蝸桿匹配，不同材質的摩擦副之間的摩擦以滑動摩擦為主，該摩擦會使工作副經常處于邊界摩擦狀態，易形成卡咬，即產生邊界摩擦磨損，由此而引發減速機齒輪箱噪音、振動及齒輪箱溫度升高等問題?；瑒幽Σ恋幕俅?，負荷能力也大，伴有試擦運動，故對油品的潤滑性要求較高，因此，用于RV90型蝸輪蝸桿減速機工作特性的蝸輪蝸桿油中的減摩劑和油性劑的選擇就顯得尤為重要。本文通過在實驗室的評定設備四球摩擦試驗機上對試樣進行抗磨性檢測，同時在應用設備RV90型減速機上進行臺架評定試驗，初步找到了兩種試驗模式之間的關聯性，對減摩劑和油性劑在RV90型減速機專用蝸輪蝸桿潤滑油中的應用有一定的指導作用。

RV90減速機的蝸輪蝸桿在工作負荷增加，并且增加到一定數值的工況下，會使摩擦副黏著、焊接，也就是會處于接近卡死區域，本文中的試驗油樣已在之前的研制試驗當中進行了極壓劑的研發工作，并且已添加了固定的極壓潤滑劑復配本文中所列的減摩劑、油性劑解決油樣的極壓性能，因此，本文不再討論極壓劑的應用。同樣，本文實驗油樣中均添加了防銹、抗氧、抗泡劑等功能性添加劑，解決了其他功能問題，本文亦不再討論這幾種功能性添加劑的選擇問題。

1 試驗設備、試驗參數及原理

1.1 四球摩擦試驗試驗設備、試驗參數及原理

四球試驗的試驗設備為廈門天機自動化有限公司生產的MS－800摩擦試驗機，最大無卡咬負荷PB（N）、綜合磨損指數ZMZ（N）試驗方法按照GB/T 3142測定，磨斑直徑按照SH/T 0189測定。四球試驗用鋼球為從上海鋼球廠生產的國家GB 308II級標準，Φ12.7 mm的GCr15軸承鋼鋼球。最大無卡咬負荷測試是在試驗條件下不發生卡咬的最高負荷，綜合磨損指數（ZMZ值）的測試試驗主要參數是轉速1400～1500 r/min，時間10 s。磨斑直徑測試試驗主要參數為轉速1200 r/min，負荷392 N，時間60 min，室溫。磨斑直徑采用光學顯微鏡測量三個底球磨斑直徑（WSD）的算術平均值。

本文試驗是依據減摩劑和油性劑可以在摩擦副表面形成物理吸附和化學吸附，并形成物理吸附潤滑膜或化學反應膜，來有效地防止摩擦副由邊界摩擦產生卡咬和摩擦發熱，使摩擦副長期平穩運轉。按照GB/T 3142法進行摩擦磨損評定試驗，負荷按照負荷增量表遞增，得到一系列負荷和對應的鋼球平均磨痕直徑，在雙對數坐標上做圖，可得到如圖1的線段ABCD，AB段的磨損和赫茲線幾乎平行，這一段摩擦副屬于無卡咬區域;隨著負荷的增加，BC段的磨損急劇增加，摩擦副之間會發生部分卡咬，本文試驗即研究和解決BC段的摩擦磨損問題;至于更大負荷的增加，摩擦副之間的磨損接近卡死區域，直到最后燒結，CD段本文已在之前極壓劑選擇的實驗基礎上，固定了極壓劑來解決該問題，因此本文不再討論該問題。

圖1 磨損－負荷曲線

1.2 RV90型減速機臺架評定試驗

在四球實驗的基礎上，將試驗油樣與參比油樣依次加入浙江溫州歐勝傳動機械有限公司生產的RV90型蝸輪蝸桿減速機做臺架評定試驗，對試驗油樣的抗磨性進行對比測試，該實驗主要是通過紅外測溫儀、噪聲測定儀分別監測加有試驗油樣與參比試樣的RV90型蝸輪蝸桿減速機的齒輪箱的溫度和噪聲，對比試驗結果以判定研制油樣的抗磨損性能，進而間接判定減摩劑、油性劑的優劣。

2 減摩劑、油性劑的選擇及潤滑性能考察

考慮到黏溫性能，本文試驗油樣均以320#聚醚類合成基礎油作為基礎油進行試驗。本文選擇含磷化合物類摩擦改進劑（M－1）、二聚酸（M－2）、油酸乙二醇酯（M－3）、硬脂酸丁酯（M－4）、硫化烯烴棉籽油（M－5）、二烷基二硫代磷酸氧鉬（M－6）六種添加劑作為試驗油樣的減摩劑、油性劑，將他們作為單劑或者以一定的組合進行復合，在抗氧劑等其他添加劑配比和技術條件都不變的情況下，制備潤滑油試驗油樣進行四球摩擦試驗和RV90型減速機模擬臺架試驗，為了研究減摩劑、油性劑的作用，把不加減摩劑、油性劑的其他添加劑配比和技術條件都一樣的潤滑油樣作為參比油樣，參比油樣名稱為M0。

試驗樣品在四球機上摩擦磨損試驗考察結果見表1。

表1 減摩劑、油性劑在四球機摩擦磨損試驗考察結果

續表

由表1可以看出，添加單劑M－1、M－2、M－4的試樣的D40N60min、PB值、ZMZ值的測試結果都高于參比樣以及添加單劑M－3、M－5、M－6的試樣，在此基礎上，將含磷化合物類摩擦改進劑（M－1）、二聚酸（M－2）、硬脂酸丁酯（M－4）這三種潤滑劑采用正交試驗法進行復合，配制油樣M7、M8、M9、M10。測試結果表明:添加劑M－1、M－2和M－4復合配制的油樣M10的D40N60min、PB值、ZMZ值較參比油樣M0有很大幅度的提高，且比其他油樣的測試結果都高，測試結果表明含磷化合物類摩擦改進劑（M－1）、二聚酸（M－2）和硬脂酸丁酯（M－4）三者復配，有較強的協同作用。

同時，將本文所有試驗油樣與參比油樣依次加入浙江溫州歐勝傳動機械有限公司生產的RV90型蝸輪蝸桿減速機做臺架評定試驗，對本文試驗油樣的抗磨損性能再在應用設備上進行對比試驗，主要是通過采用紅外測溫儀、噪聲測定儀分別監測加有試驗油樣與參比試樣的RV90型蝸輪蝸桿減速機的齒輪箱溫度以及噪聲變化情況來對比判定研制油樣的抗磨損性能，進而間接判定減摩劑和油性劑的優劣。研制油品在RV90減速機上的模擬臺架試驗考察結果見表2。

表2 減摩劑、油性劑在RV90減速機上的模擬臺架試驗考察結果

從表2可以看出，加有油樣M1、M2、M4的RV90型減速機運轉期間，齒輪箱的溫度、噪音都較參比油樣的溫度、噪音低，油樣M1、M2、M4在齒輪箱內工作前后的運動黏度、閃點變化值也都低于參比油樣M0。反之，加有M3、M5、M6的RV90型減速機運轉期間齒輪箱的溫度、噪音都較加有參比油樣M0時的溫度、噪音高。將含磷化合物類摩擦改進劑（M－1）、二聚酸（M－2）、硬脂酸丁酯（M－4）這三種添加劑復合制備的油樣M7、M8、M9、M10與參比油樣相比，加有油樣M10時，RV90型減速機齒輪箱運轉期間的溫度、噪音都較其他試驗油樣與參比油樣時的都低。

綜合四球機和減速機臺架試驗評定結果可以看出，油樣M10的減摩、抗磨損性能最好。加有添加劑M－1、M－2、M－4的試驗油樣可以明顯改進參比油樣的減摩、降噪等性能，這三種添加劑復配使用，試驗油樣的抗磨損效果和潤滑效果更好。

3 研制油品的性能分析評定結果

本文RV90型蝸輪蝸桿減速機專用潤滑油試驗油樣以蝸輪蝸桿油的行業標準SH/T 0094（L－CKE/P）為技術指標，具體分析評定結果見表3。

表3 SH/T 0094（L－CKE/P）蝸輪蝸桿潤滑油的性能指標與評定結果

4 結論

（1）在基礎油中加入含磷化合物類摩擦改進劑（M－1）、二聚酸（M－2）、硬脂酸丁酯（M－4）可以優化聚醚類基礎油的摩擦學性能，提高其減摩抗磨的能力。

（2）含磷化合物類摩擦改進劑（M－1）、二聚酸（M－2）和硬脂酸丁酯（M－4）三者復配，有較強的協同作用。使用的效果優于單劑以及其他復配方式的減摩抗磨效果。

（3）可以通過改變抗磨劑的組成來改變RV90型蝸輪蝸桿減速機專用潤滑油的抗磨性能，在此種潤滑油中，減摩劑、油性劑、極壓劑為主劑，輔以適當的抗氧劑和抗泡劑等功能性添加劑所研制的油品的各項性能可以通過油品的應用試驗，能解決RV90型減速機運轉時產生的溫升和噪音問題。

（4）研制油品的四球機試驗測試結果與在RV90減速機上的臺架試驗測試結果具有較高的對應性，四球機測試出抗磨性效果較佳的油品，在減速機上的應用效果也極佳。

（5）研制油品的各項指標可以達到蝸輪蝸桿油的行業標準SH/T 0094－1991（2007）、蝸輪蝸桿油（L－CKE/P）標準的技術指標要求。

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App lication Research on Fric tion－Reducing Agent and Oiliness Agents in SpecialWorm Gear Lubricant for RV90 Reducer

ZENG Yu－fen1，LIU W en2
（1.Masuda Rissoil（Beijing）Chem ical＆Industrial Co.，Ltd.，Beijing 100043，China; 2.SINOPEC Research Institute of Petroleum Processing，Beijing 100083，China）

Taking 320#synthetic oilas base oiland phosphorus－containing friction m odifier，dimeracid，ethylene glycololeate，butyl stearate，sulfurized olefin cotton oil and sulphurized oxym olybdenum dithiophosphate，etc.as friction－reducing agent and oiliness agents，severaloilsam ples for RV90 specialw orm gear lubricantw ere prepared under the same process and technical condition.In this article，four－ball test and RV90 reducer bench evaluation test w ere used as the m ain test m ethods to judge the quality of friction－reducing agent and oiliness agents by testing the friction－reducing and antiw ear properties of oil sam ples.The test show ed that the above additives can effectively im prove the tribological properties of RV90 specialw orm gear lubricant，among them，the combination of phosphorus－containing friction modifier，dimer acid and butylstearate has better synergistic effect.

friction－reducing agent;oiliness agent;w orm gear lubricant;friction－reducing and antiw ear property

TE624.82

A

1002-3119（2012）06-0011-04

2012－05－03。

曾玉芬（1981－），女，助理工程師，2005年畢業于西北師范大學化學工程與工藝專業，現主要從事于潤滑油添加劑及高性能金屬加工液、潤滑油脂的制備與應用研究工作。